CN1403831A - 一种新型结构的平面二阶磁场梯度计 - Google Patents

一种新型结构的平面二阶磁场梯度计 Download PDF

Info

Publication number
CN1403831A
CN1403831A CN 01131235 CN01131235A CN1403831A CN 1403831 A CN1403831 A CN 1403831A CN 01131235 CN01131235 CN 01131235 CN 01131235 A CN01131235 A CN 01131235A CN 1403831 A CN1403831 A CN 1403831A
Authority
CN
China
Prior art keywords
squid
magnetic field
circuit
loop
closed circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 01131235
Other languages
English (en)
Other versions
CN1208629C (zh
Inventor
郎佩琳
郑东宁
陈珂
漆汉宏
赵忠贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Physics of CAS filed Critical Institute of Physics of CAS
Priority to CN 01131235 priority Critical patent/CN1208629C/zh
Publication of CN1403831A publication Critical patent/CN1403831A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1208629C publication Critical patent/CN1208629C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及超导量子干涉器件(SQUID)技术领域。本发明采用双闭合环路探测线圈,使两个闭合环路公共部分的电流与ΦA-2ΦB+ΦC成正比,与SQUID耦合,得到二阶磁场梯度计。本发明结构简单;只要SQUID可以与线路1耦合,本发明对SQUID的位置要求不严格;可由多个SQUID与线路耦合以提高成品率。

Description

一种新型结构的平面二阶磁场梯度计
本发明涉及超导量子干涉器件(SQUID)技术领域。
超导量子干涉器(SQUID)是非常灵敏的磁场探测器件。在许多应用中,为减少环境杂散磁场(如地磁场和空间电磁波)的影响,通常都采用梯度计。对高温超导而言,由于没有超导线,不能用传统的梯度线圈的方式来构成梯度计。目前对于高温超导体,SQUID梯度计以两种形式来实现:第一种称之为电子学梯度计;第二种叫平面梯度计。电子学梯度计是由两个及两个以上的SQUID磁强计构成,通过电子学的方法将SQUID磁强计的输出信号相减得到梯度计。它具有基线长度可任意长,平衡度可外部调节的优点。但缺点是制作结构和电子学线路复杂,并且如果单个的SQUID在外界磁场干扰下不能工作,则梯度计也就不能工作了。平面梯度计是将SQUID和梯度探测线圈做在一个基片上而形成梯度计。虽有基线长度受基片尺寸的限制和器件制作相对复杂的缺点,但使用简单,抗干扰强。
目前的高温超导体一阶SQUID梯度计采用电子学梯度计和平面梯度计两种形式都有(文献1,D.Koelle,R.Kleiner,F.Ludwig,E.Dantsker and J.Clark,’High-transition-temperaturesuperconducting quantum interference devices’,Rev.Mod.Phys.Vol.71,631(1999)),而高温超导二阶SQUID梯度计多为电子学形式的,有些是由两个平面一阶梯度计构成的。
以往有关高温超导平面二阶磁场梯度计的唯一一篇文献(文献2,S.-G.Lee,Y.Hwang,B.-C.Nam,J.-T.Kim,I.-S.Kim,‘Direct-coupled second-order superconducting quantum interferencedevice gradiometer from single layer of high temperaturesuperconductor’,Appl.Phys.Lett.vol.73 2345(1998))中探测线圈由左、中、右三个面积相等的闭合环路(以A、B和C表示)(见图1)。其中环路A与环路B组成一阶梯度探测线圈,提供与ΦA-ΦB成正比的电流,同时环路B与环路C组成的另一一阶梯度探测线圈提供与ΦB-ΦC成正比的电流;两部分分别与SQUID直接耦合,效果相减获得与ΦA-2ΦB+ΦC成正比的耦合电流,从而得到二阶磁场梯度计。但这种二阶平面式梯度计中的SQUID的位置必须在线圈边缘的中点处,且只能有一个SQUID与探测线圈耦合。对高温超导薄膜而言,薄膜边缘的质量一般不如中间的好,因此在边缘做SQUID的成品率不高。
本发明的目的在于改进已有技术的缺点,采用双闭合环路探测线圈,使两个闭合环路的公共部分中的电流与ΦA-2ΦB+ΦC成正比,与SQUID耦合,从而得到二阶磁场梯度计。本发明的结构简单,且对SQUID的位置要求不严格,可由多个SQUID与线路耦合以提高成品率。
本发明的目的是这样实现的(见图2):
1)将高温超导膜光刻成2个的闭合环路。其中一个闭合环路由开环路A、开环路C和连接通道D三部分组成,另一个闭合环路为B。线路1是闭合环路B与闭合环路ACD的公共部分。其中开环路A、开环路C和闭合环路B面积形状都相同,而连接通道D的面积尽可能小。
2)在步骤1)的线路1边上同时光刻出一个SQUID2与线路1耦合。SQUID2由电极3、4提供偏置电流。
具体制作过程如下:
首先,按图2所示的图形,制作成掩模板;其次,取一片钛酸锶或铝酸镧基片,利用粒子束刻蚀的方法在SQUID位置刻出一个台阶,并在此基片上用磁控溅射的方法溅射一层钇钡铜氧薄膜;再次,用已制作好的掩模版,采用光刻的方法,把钇钡铜氧薄膜刻成如图2所示的图形,其中台阶要对准图形中的SQUID环路;将SQUID的电极连接好,便制成了一个平面二阶磁场梯度计。
当超导膜环路处于与膜面垂直的磁场中时,由超导环路的类磁通守恒定律,在环路中激发出与磁通大小Φ成正比的电流I。I=Φ/L。其中,Φ是超导环路内的磁通,L是超导环路的电感。
由于闭合环路ACD是由开环路A、开环路C和连接通道D组成的,因此在环路ACD上的电流大小IAC=(ΦACD)/(LA+LC+LD)。由于连接通道D的面积远远小于环路A、C的面积,因此ΦD和LD可以忽略不计,从而得到IAC=(ΦAC)/(LA+LC)。闭合环路B上的电流IB=ΦB/LB。则线路1上的电流I1=IAC-IB=(ΦAC)/(LA+LC)-ΦB/LB。由于环路A、B、C面积形状都相等,因此LA=LB=LC=L,则I1=(ΦAC)/2L-ΦB/L=(ΦA-2ΦBC)/2L。线路1上的电流产生的磁场与SQUID2耦合,利用SQUID2检测出线路1中的电流大小,从而组成平面二阶磁场梯度计。
由上可知,只要SQUID可以与线路1耦合,本梯度计对SQUID的位置没有更多要求。一般而言,SQUID多采用台阶结或双晶结,成品率不是很高。利用本梯度计对位置的灵活性,可在一条晶界上或多个台阶上制作多个SQUID与线路1耦合,从而提高了成品率。
图面说明:
图1是文献2的结构原理图,
图2是本发明的结构示意图。
本发明通过采用双闭合环路探测线圈,两闭合环路公共部分的电流与ΦA-2ΦB+ΦC成正比,与SQUID耦合得到二阶磁场梯度计。本发明结构简单,对SQUID的位置要求不严格,可由多个SQUID与线路耦合,提高了成品率。
实施例1:按图2制作一个平面二阶磁场梯度计。
首先,按图2所示的图形,制作成掩模板。其次,取一片钛酸锶或铝酸镧基片,利用粒子束刻蚀的方法在SQUID位置刻出一个台阶;在此基片上用磁控溅射的方法溅射一层钇钡铜氧薄膜。再次,用已制作好的掩模版,采用光刻的方法,把钇钡铜氧薄膜刻成如图2所示的图形,其中台阶要对准图形中的SQUID环路。
将SQUID的电极连接好,便制成了一个平面二阶磁场梯度计。

Claims (2)

1.一种新型结构的平面二阶磁场梯度计,其特征在于:将高温超导膜光刻成2个的闭合环路;其中一个闭合环路由开环路A、开环路C和连接通道D三部分组成,另一个闭合环路为B;线路(1)是闭合环路B与闭合环路ACD的公共部分;其中开环路A、开环路C和闭合环路B面积形状都相同,而连接通道D的面积尽可能小;在线路1边上任意位置光刻出一个SQUID(2)与线路(1)耦合;SQUID(2)由电极(3)、(4)提供偏置电流。
2.按权利要求1所述的平面二阶磁场梯度计,其特征在于:还可以在线路1边上任意位置光刻出多个SQUID。
CN 01131235 2001-09-04 2001-09-04 一种新型结构的平面二阶磁场梯度计 Expired - Fee Related CN1208629C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 01131235 CN1208629C (zh) 2001-09-04 2001-09-04 一种新型结构的平面二阶磁场梯度计

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 01131235 CN1208629C (zh) 2001-09-04 2001-09-04 一种新型结构的平面二阶磁场梯度计

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1403831A true CN1403831A (zh) 2003-03-19
CN1208629C CN1208629C (zh) 2005-06-29

Family

ID=4670464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 01131235 Expired - Fee Related CN1208629C (zh) 2001-09-04 2001-09-04 一种新型结构的平面二阶磁场梯度计

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1208629C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101923152A (zh) * 2010-06-25 2010-12-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 梯度计等效误差面积系数的室温标定方法
CN102483444A (zh) * 2009-09-09 2012-05-30 于利希研究中心有限公司 具有经由互感感应耦合到squid的线圈的squid
CN103954918A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二阶sbc超导量子干涉梯度计及制作方法
CN106154187A (zh) * 2016-06-22 2016-11-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种三阶梯度线圈及探测器
CN106526508A (zh) * 2016-11-11 2017-03-22 北京航空航天大学 一种用于探测磁场强度张量的squid磁通变换器装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100534327C (zh) * 2003-12-25 2009-09-02 苟邦均 一种营养保健食品及其生产方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102483444A (zh) * 2009-09-09 2012-05-30 于利希研究中心有限公司 具有经由互感感应耦合到squid的线圈的squid
CN102483444B (zh) * 2009-09-09 2015-09-30 于利希研究中心有限公司 具有经由互感感应耦合到squid的线圈的squid
CN101923152A (zh) * 2010-06-25 2010-12-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 梯度计等效误差面积系数的室温标定方法
CN101923152B (zh) * 2010-06-25 2012-11-14 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 梯度计等效误差面积系数的室温标定方法
CN103954918A (zh) * 2014-05-13 2014-07-30 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二阶sbc超导量子干涉梯度计及制作方法
CN103954918B (zh) * 2014-05-13 2017-06-27 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种二阶sbc超导量子干涉梯度计及制作方法
CN106154187A (zh) * 2016-06-22 2016-11-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种三阶梯度线圈及探测器
CN106154187B (zh) * 2016-06-22 2019-01-11 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种三阶梯度线圈及探测器
CN106526508A (zh) * 2016-11-11 2017-03-22 北京航空航天大学 一种用于探测磁场强度张量的squid磁通变换器装置
CN106526508B (zh) * 2016-11-11 2019-03-15 北京航空航天大学 一种用于探测磁场强度张量的squid磁通变换器装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1208629C (zh) 2005-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1547167B1 (en) Superconducting quantum interference device
US5786690A (en) High resolution three-axis scanning squid microscope having planar solenoids
CN1403831A (zh) 一种新型结构的平面二阶磁场梯度计
Bozec et al. Comparative study of the magnetoresistance of MBE-grown multilayers:[F e/C u/C o/C u] N and [F e/C u] N [C o/C u] N
CN107229021B (zh) 三维磁场测量组件及制备方法
Gu et al. Method and Apparatus for Continuous $ I_ {\rm c} $ Examination of HTS Tape Using Magnetic Circuit
JP2001004726A (ja) 磁界センサ
CN2553388Y (zh) 二维平面式二阶磁场梯度计
Oppenlander et al. Two dimensional superconducting quantum interference filters
CN1261768C (zh) 平面磁场梯度计
Keene et al. Low noise HTS gradiometers and magnetometers constructed from YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7-x//PrBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7-y/thin films
Subramanyam et al. High temperature superconductors
Gao et al. Realization of highly c-axis oriented hexaferrite films for millimeter wave devices by ultrasonic spraying
Kim et al. Characteristics of two-stacked intrinsic Josephson junctions with a submicron loop on a Bi2Sr2CaCu2O8+ δ (Bi-2212) single crystal whisker
Granata et al. Josephson device for quantum experiments
Tilbrook The design of a new concept HTSC axial gradiometer
Schultze et al. Integrated SQUID gradiometers for measurement in disturbed environments
Seidel et al. Development and investigation of novel single-layer gradiometers using highly balanced gradiometric SQUIDs
Ho et al. SQUID microscopy for mapping vector magnetic fields
JP2879010B2 (ja) 超電導素子
Cantor et al. First-order planar superconducting quantum interference device gradiometers with long baseline
Graser A reproducible design and manufacturing process for SQUID magnetometers
Oota et al. AC transport losses of textured Ag(Bi, Pb) 2Sr2Ca2Cu3Ox tapes
JP2943293B2 (ja) Dc―squid磁力計
AU2003250576B2 (en) Superconducting quantum interference device

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee